清香型烟区土壤腐殖质特性

何福龙，龙怀玉*，穆 真,2，安红艳，李 军，江燕青，李 思

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；2.轻工业环境保护研究所，北京 100089；

3.湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128；4.长江大学农学院，湖北 荆州 434023）

清香型烟区土壤腐殖质特性

何福龙1，龙怀玉1*，穆 真1,2，安红艳1，李 军3，江燕青4，李 思4

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；2.轻工业环境保护研究所，北京 100089；

3.湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128；4.长江大学农学院，湖北 荆州 434023）

为了弄清我国清香型典型烟区土壤腐殖质组成特征，对福建、云南、四川 3 大烟区 19 个县 52 个典型样点耕层土壤腐殖质组分碳量进行了测定和分析。结果表明，总体上，清香型烟区腐殖质及其组分碳量均符合正态分布，土壤腐殖质碳、胡敏素碳、胡敏酸碳及富里酸碳量平均分别为 16.3、12.3、1.7、2.3 g/kg，胡富比平均为 0.75。腐殖质及其组分随土壤发育程度的增强而提高，在土壤类型上体现为水稻土 ＞ 红壤 ＞ 紫色土；受种植制度的影响，清香型烟区水稻土胡敏酸碳量以福建烟区显著高于其他 2 个烟区，胡富比福建烟区最高，云南烟区最低，四川烟区居中，其值分别为 0.92、0.67、0.70；区域土壤腐殖质及其组分的平均值受样本土壤类型组成的影响，在进行腐殖质及其组分的区域整体评价时，应考虑到样本组成。

清香型；烟叶；腐殖质；组成；土壤类型；土壤发育程度

土壤腐殖质是土壤肥力的物质基础[1-2]，是土壤固相中对土壤性质最有影响且能反映土壤形成过程的活跃部分[3]，并且在作物生长过程中，对增强根系呼吸作用，提高作物根系发育有重要影响[1]。腐殖质组分主要有胡敏素、胡敏酸和富里酸，其含量及比例特征体现了土壤腐殖化的程度，从而影响土壤肥力及理化性质[4-6]。有研究表明，作物的产量及品质与腐殖质组成特征直接相关。如杨力等[7]对山东粮田腐殖质组成研究表明，高产粮田腐殖质各组分平均碳量高于低产粮田。土壤腐殖质同样是影响烟叶品质的重要生态因子之一，也是烟叶所需营养元素的重要供给源，影响了烟叶的化学成分并且在一定程度上影响香吃味品质[8-10]。烟叶香型是烟草非常重要的综合品质因子，为了解土壤腐殖质组分碳量与烟叶香型之间的关系，马云飞等[11-12]、宛祥等[13]分别对我国浓香型烟区和中间香型烟区腐殖质特征进行了相关研究。但对清香型烟区土壤腐殖质组成特征的研究甚少。

福建省、云南省和四川省作为典型的清香型烟叶产区，由于区域跨度较大，腐殖质的形成过程及其组成和性质会随生物气候等条件而异[14]，这些又会影响腐殖质及其组成。因此，本研究对福建省、云南省和四川省 19 个县 52 个典型样点的土壤腐殖质及其组分进行了测定，分析其含量特征，旨在为探究土壤腐殖质与烟叶品质之间的关系提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域选取

根据《中国烟叶公司关于印发特色优质烟叶开发重大专项烟叶样品管理办法的通知》（中国烟叶公司文件，中烟叶生〔2011〕23 号），选定清香型烟叶典型产区县。再依据土壤条件、农业地质条件以及烟草专家、烟技人员的经验确定具体地块，共选取包括云南、福建、四川 3个省份 19个区县的52 个典型点（表1）。

1.2 野外调查与样品采集

首先对调查地点进行 GPS 定位，然后按照中国科学院南京土壤研究所编写的《土壤野外调查手册》进行剖面的挖掘，划分土壤层次，确定土壤类型，采集耕层土壤样品，在室温下自然风干，磨细、过筛、混匀、装瓶后备用。

1.3 实验室分析

土壤腐殖质的提取主要采用文献[15-16]所介绍的方法。腐殖质碳量、胡敏酸碳量、腐殖酸碳量的测定采用重铬酸钾氧化油浴加热法[17]。胡敏素碳量为腐殖质碳量减去腐殖酸碳量计算，富里酸碳量为腐殖酸碳量减去胡敏酸碳量计算。

1.4 数据分析

采用 SPSS 20.0 和 Origin 8.0 进行数据分析。

2 结 果

2.1 土壤腐殖质及其组分特征总体情况

由表2可以看出，清香型烟区土壤腐殖质碳量范围为 2.2～37.7 g/kg，平均为 16.3 g/kg。腐殖质组分胡敏素碳量比例最高，可提取的腐殖质（腐殖酸）碳量比例相对较低，其中又以富里酸碳量＞胡敏酸碳量，整体表现为富里酸型，胡富比平均为 0.75。根据变异系数的大小可粗略估计变量的变异程度：CV≤10%时变异性弱，10%～100%时变异性中等，CV＞100%是变异性强[18]。清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量变异系数集中在 38%～51%，均为中等变异。清香型烟区土壤腐殖质及其组分均呈现偏左型分布。腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比峰度较小，说明研究区土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比的分布相对分散。

一般认为对于大样本（样本数大于 30 个），根据样本观测值演算出随机变量的理论分布，能够更准确、更可靠地了解随机变量的统计学特征[19-20]。采用不受区间划分方法等人为因素影响的Kolmogorov-Smiromov 方法对土壤腐殖质及其组分碳量的分布类型进行检验，结果见表3，可以看出，清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量均符合正态分布，分布特征与雷建容等[21]的研究一致。正态分布的相关参数采用极大似然法规划求解得出[22]。比较表3与表2可以看出，土壤腐殖质及其组分碳量的理论分布函数的均值、标准差与样本的均值、标准差相差不大。根据理论值可以得到腐殖质碳量的均值及 95%置信区间，分别为 16.0 g/kg 及 4.4～ 27.5 g/kg；胡敏素碳量的均值及 95%置信区间分别为12.0 g/kg 及 2.4～21.6 g/kg；腐殖酸碳量的均值及95%置信区间分别为 4.0 g/kg 及 0.4～7.5 g/kg；胡敏酸碳量的均值及 95%置信区间分别为 1.6 g/kg 及 0.1～3.2 g/kg；富里酸碳量的均值及 95%置信区间分别为 2.3 g/kg 及 0.6～3.9 g/kg。

表2 腐殖质总体特征描述性统计（n=52）Table 2 Statistics of soil humus composition（n=52）

表3 土壤腐殖质及其组分理论正态分布参数Table 3 Normal distribution parameters of Humus composition

2.2 不同烟区土壤腐殖质及其组分差异

从表4可以看出，腐殖质碳量、胡敏素碳量、胡敏酸碳量、富里酸碳量均是福建烟区最高，四川烟区最低，云南烟区居中。其中土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量3个烟区间存在显著差异，且福建烟区显著高于云南烟区和四川烟区，云南烟区和四川烟区之间差异不显著。胡富比是衡量土壤腐殖化程度的标志之一[23-24]，福建烟区土壤胡富比显著高于其他两烟区，平均为 0.92，其他两烟区分别为 0.67 和0.70，较为接近，说明福建烟区土壤腐殖化程度显著高于云南和四川烟区。

2.3 不同土壤类型腐殖质及其组分差异

对清香型烟区主要土壤类型腐殖质及其组分含量进行分析（表5），结果表明，腐殖质及其组分碳量在不同土壤类型之间存在显著差异，整体来看，水稻土腐殖质及其组分含量显著高于红壤和紫色土。胡富比大小反映土壤腐殖质聚合程度的高低，可以衡量土壤腐殖质的品质，3种土壤胡富比由高到低依次为水稻土＞紫色土＞红壤，均值分别为0.86、0.73 和 0.59。表明水稻土的腐殖化程度在 3种土壤中最高，紫色土、红壤依次降低。

2.4 不同烟区相同土壤类型土壤腐殖质及其组分碳量差异

同一类土壤在不同烟区土壤腐殖质及其组分研究发现（表6），水稻土中的腐殖酸碳量及胡敏酸碳量在不同烟区之间存在显著性差异，这与上述不同烟区腐殖质及其组分碳量研究结果相同，以福建烟区水稻土显著高于其他烟区，其他腐殖质组分无显著差异。而红壤与紫色土腐殖质及其组分碳量在云南烟区和四川烟区之间进行 t检验，结果表明，红壤和紫色土在这两个烟区差异性不显著（t ＞0.05）。

表4 不同烟区土壤腐殖质及其组分碳量 g/kgTable 4 Humus composition differences in different tobacco growing regions

表5 不同土壤类型腐殖质及其组分差异 g/kgTable 5 Humus composition in different soil types

表6 相同土壤类型腐殖质及其组分在不同烟区差异 g/kgTable 6 Humus composition of the same soil type in different tobacco growing regions

3 讨 论

3.1 土壤发育程度对清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量的影响

本研究结果表明，不同土壤类型的腐殖质及其组分的碳量不同，表现为水稻土＞红壤＞紫色土，此与前人的研究结果一致[25-26]，原因可能是由于紫色土和红壤为旱地，水稻土为水田，有研究表明，水田条件下腐殖物质的进入量较旱地高，腐殖物质的分解速率却较低，因此有利于土壤腐殖质及其组分的积累[27-28]。从土壤发生学来看，紫色土为发育很弱的粗骨土，主要以物理风化为主，属于土壤发育的初级阶段[29]。红壤处于脱硅富铝化阶段，具有高度的矿质分解及盐基淋失，生物循环作用旺盛[30]，其发育程度高于紫色土，而水稻土由于人为扰动，水耕熟化对土壤发育影响强烈，其熟化进程远高于自然发育的红壤土和紫色土[31]。说明土壤腐殖质及其组分碳量随土壤发育度提高而增加。这与文献中一些研究结果相一致，如牛灵安等[32]研究发现，随着熟化过程加强，盐渍土腐殖质的质量不断提高，土壤腐殖质积累呈递增趋势，胡富比增大。古小治等[33]研究表明，水稻土成土过程越久，腐殖质及其组分碳量越高。刘树基等[34]研究表明，红壤性水稻土腐殖质及其组分碳量均高于相应的起源红壤。可见，清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量随着土壤发育程度增强而提高。

3.2 种植制度对清香型烟区水稻土土壤胡敏酸碳量的影响

野外取样调查记录表明，福建烟区水稻土1年2 熟，而且均实行烟-稻轮作，而云南和四川烟区水稻土 1 年 1 熟，而且连续种烟 3～5 年才种稻 1 次。前人研究表明[35-36]，水稻土在季节性渍水条件下，输入到土壤中的肥料及土壤中的植物物质首先形成相对大分子量的胡敏酸，之后在微生物的作用下分裂成富里酸，最后矿化成 CO2，而淹水还原条件又会阻碍微生物对有机质的进一步分解，因此有利于胡敏酸的形成。很显然，在长期的种植过程中，福建烟区水稻土比云南和四川烟区水稻土有更多的累积淹水还原时间，也就是胡敏酸具有更强的累积条件，种植制度的差异很可能是导致福建烟区水稻土的胡敏酸含量显著高于云南和四川烟区水稻土的重要原因。

3.3 样本的土壤类型组成影响了区域土壤腐殖质及其组分的平均值

前边的结果与讨论均表明，同一土壤类型的腐殖质及其组分碳量在不同烟区之间是没有明显差异的，但是不同土壤类型之间的腐殖质及其组分碳量含量差异显著，表现为水稻土＞红壤＞紫色土；水稻土比例最高的福建烟区土壤腐殖质及其组分平均碳量显著高于其他烟区，显然水稻土占总样本比例的高低也影响了各烟区土壤腐殖质及其组分的平均值。因此，在进行腐殖质及其组分的区域性整体评价时，需要考虑到样本组成。

4 结 论

（1）清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量均符合正态分布，土壤腐殖质碳量平均为 16.3 g/kg。胡敏素碳量占腐殖质碳量的比例最大，胡敏酸碳量和富里酸碳量次之，总体表现为富里酸型，即胡富比平均为 0.75。土壤腐殖质及其组分碳量均为中度变异。

（2）清香型烟区土壤腐殖质及其组分碳量的含量随着土壤发育程度的增强而提高，在土壤类型上体现为水稻土＞红壤＞紫色土。

（3）种植制度影响了清香型烟区水稻土胡敏酸碳量，1年 2熟、烟—稻轮作的福建烟区水稻土胡敏酸碳量显著地高于1年1熟、烟—烟—烟—稻轮作的云南和四川烟区。

（4）样本的土壤类型组成影响了区域土壤腐殖质及其组分的平均值，在进行腐殖质及其组分的区域性整体评价时，需要考虑到样本组成。

[1]陈恩凤. 土壤肥力物质基础及其调控[M]. 北京：科学出版社，1990：38-54.

[2]常庆瑞，雷梅，阎湘. 秦岭北坡垂直带谱土壤腐殖质特性研究[J]. 西北农业大学学报，1997（4）：46-51.

[3]刘建新，王鑫，杨建霞，等. 覆草对果园土壤腐殖质组成和生物学特性的影响[J]. 水土保持学报，2005，19（4）：93-95.

[4]Stevenson F J. Humus Chemistry: Genesis Composition，Reactions [M]. New York: John Wiley & Sons, 1994.

[5]Saab Sérgio C, Martin-Neto Ladislau. Studies of semiquinone free radicals by ESR in the whole soil, HA, FA and huminsubstances[J]. Journal of the Brazilian Chemical Society. 2004, 15(1): 34-37.

[6]Piccolo. The supramolecular structure of humicsubstances: A novel understanding of humus chemistry and implications in soil science[J]. Advances in Agronomy. 2002, 75: 57-l34.

[7]杨力，于淑芳，宋国菡，等. 山东高产粮田腐殖质组成特征及影响因子研究[J]. 山东农业科学，2000（1）：12-13.

[8]张忠锋，厉昌坤，王丽卿，等. 农业生态措施对改善土壤性状及烟叶品质效应研究初报[J]. 中国烟草科学，2001，22（3）：11-14.

[9]王允白，王宝华，计玉，等. 山东沂水植烟土壤类型与烟叶品质关系的调查研究[J]. 中国烟草科学，2000，21（2）：11.

[10]王建伟，张艳玲，马云飞，等. 植烟土壤腐殖质组成特征及其与烟叶主要化学成分的关系[J]. 烟草科技，2013（1）：68-72.

[11]马云飞，尹启生，张艳玲，等. 我国浓香型烟区土壤腐殖质组成特征[J]. 中国烟草科学，2011，32（5）：10-13.

[12]马云飞，罗会斌，宋街明，等. 我国部分典型植烟区土壤腐殖质组成特征及其与部分土壤因子的关系[J]. 中国烟草学报，2013（1）：21-25.

[13]宛祥，董建新，李军，等. 鲁中烟区典型植烟土壤腐殖质 空 间 分 布 特 征初步研究[J]. 中国烟草科学，2013（3）：16-20.

[14]李忠佩，程励励，林心雄，等. 红壤腐殖质组成变化特点及其与肥力演变的关系[J]. 土壤，2002，34（1）：9-15.

[15]国家烟草专卖局. LY/T1238—1999 森林土壤腐殖质组成的测定[S]. 北京：中国标准出版社，1999.

[16]张甘霖，龚子同. 土壤调查实验室分析方法[M]. 北京：科学出版社，2011.

[17]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000.

[18]吴诩，李永乐，胡庆军，等. 应用数理统计[M]. 北京：国防科技大学出版社，1995，112-122.

[19]王豹，龙怀玉，诸葛玉平，等. 南方典型菜地土壤速效养分时空变异特征研究——以岳阳市君山区广兴洲镇为例[J]. 植物营养与肥料学报，2009，15（3）：551-558.

[20]龙怀玉，张认连，刘建利，等. 中国烤烟中部叶矿质营养元素浓度状况[J]. 植物营养与肥料学报，2007，13（3）：450-457.

[21]雷建容，莫太相，李孝东，等. 川中丘陵区土壤有机质与全氮关系研究[J]. 西南农业学报，2013，26（2）：663-666.

[22]数学手册编写组. 数学手册[M]. 北京：高等教育出版社，1979.

[23]Koivula N, H Nninen K. Concentrations of monosaccharidesinhumic substances in the early stages of humification[J]. Chemosphere, 2001, 44: 271-279.

[24]王秀红. 我国水平地带性土壤中有机质的空间变化特征[J]. 地理科学，2001，21（1）： 19-23.

[25]李明德，吴小丹，吴海勇，等. 张家界不同植烟土壤类型腐殖质的组成研究[J]. 中国农学通报，2011，27（25）：294-299.

[26]雷加容，何毓蓉，余敖，等. 几种紫色土的腐殖质组成特点[J]. 四川农业大学学报，2001，19（2）：190-192.

[27]李学恒. 土壤化学[M]. 北京：高等教育出版社，2012.

[28]杨继松，于君宝，刘景双，等. 三江平原典型湿地土壤腐殖质的剖面分布及其组成特征[J]. 土壤通报，2006，37（5）：865-868.

[29]何毓蓉. 中国紫色土（下篇）[M]. 北京：科学出版社，2003，78-79.

[30]陈雅敏，冯述青，杨天翔，等. 我国不同类型土壤有机质碳量的统计学特征[J]. 复旦学报：自然科学版，2013，52（2）：220-224.

[31]张凤荣.土壤地理学[M]. 北京：中国农业出版社，2010.

[32]牛灵安，郝晋珉，李吉进，等. 盐渍土熟化过程中腐殖质特性的研究[J]. 土壤学报，2001，38（1）：114-122.

[33]古小治，章钢娅，俞元春，等. 滨海水稻土腐殖质的组成及随种稻时间演变的研究初报[J]. 土壤学报，2008，45（4）：635-640.

[34]刘树基，殷细宽，曾维琪，等. 广东省两种不同起源水稻土发育特征及其分类的研究[J]. 华南农业大学学报，1988（1）：1-10.

[35]林心雄. 中国土壤有机 质状况及其管理[M]//沈善敏.中国土壤肥力. 北京：中国农业出版社，1998：111-159.

[36]李庆逵. 中国水稻土[M]. 北京：科学出版社，1992.

The Characteristics of Soil Humus in Growing Regions of Fresh-sweetness Type Tobacco

HE Fulong1, LONG Huaiyu1*, MU Zhen1,2, AN Hongyan1, LI Jun3, JIANG Yanqin4, LI Si4
(1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China; 2. Environmental Protection Research Institute of Light Industry, Beijing 100089, China; 3. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 4. College of Agricultural, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434023, China)

In order to understand characteristics of humus in clean aroma tobacco-growing regions(CATGR), the soil humus and its composition of 52 soil samples from Yunnan, Fujian, and Sichuan provinces with typical CATGR were analyzed. The results showed that humus and carbon contents of the soils in CATGR conformed to normal distribution. The carbon content of humus, humin, humic acid and fulvic acid were 16.3, 12.3,1.7 and 2.3 g/kg, and HA/FA was 0.75 on average. Humus and compositional carbon contents increased with soil development degree. The soil type from high to low as follows: Paddy soil ＞ Red soil ＞ Purple soil. The carbon content of humic acid in Fujian were the highest of paddy soil in CATGR, the soil HA/FA ratios in Fujian was the highest, and Sichuan was the lowest. There were significant differences of humus and compositional carbon contents on average among different regions. The averages of humus content and composition could be influenced by soil type of the samples, therefore, the assessment should consider the sample composition.

fresh-sweetness type; tobacco; humus; composition; soil type; soil development degree

S572.06

1007-5119（2014）06-0038-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.008

中国烟草公司特色优质烟叶开发重大专项“清香型特色优质烟叶生态基础研究”（Ts-03-20110021）

何福龙，在读硕士，研究方向为土壤学。E-mail：hefl69@163.com。*通信作者，E-mail：hylong@caas.ac.cn

2014-02-26